JP2005101610A - 発光ダイオード、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 誘電保護層とボンディング金属層と構造が同様で直列する二つの発光ダイオード素子で構成する。発光ダイオード素子は、高導熱基板と、非導体型保護層と、金属接着層と、鏡面保護層と、オーミックコンタクトエピタキシ層と上被覆層と活性層と下被覆層とを形成してなる。
【選択図】図5A
Description
Appl. Phys Lett. Vol. 61, 1775-1777(1992) Appl. Phys Lett. Vol. 64, No.21 2839(1994) Appl. Phys Lett. Vol. 75, No.20, 3054(1999)
かかる発光ダイオードの構造と、その製造方法によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づき本発明を完成させた。
請求項1に記載する第一発光ダイオード素子と、該第一発光ダイオード素子に接続する第二発光ダイオード素子と、誘電保護層と、ボンディング金属層とを含み、且つ直列してなる発光ダイオードであって、
該第一発光ダイオード素子と、該第二発光ダイオード素子は同様の構造を有する発光ダイオード素子であって、それぞれ下から上へ高導熱基板と、非導体型保護層と、金属接着層と、鏡面保護層と、オーミックコンタクトエピタキシ層と、上被覆層と、活性層と、及び下被覆層とを形成してなり、第一オーミックコンタクト金属電極を該第一鏡面保護層と、該オーミックコンタクトエピタキシ層との接合面上に形成し、且つ該鏡面保護層内に延伸させ、第二オーミックコンタクト金属電極を該下被覆層上に形成し、
それぞれの該発光ダイオード素子は、同一端縁部に第一溝を形成して該オーミックコンタクトエピタキシ層を露出させ、該第一溝にはチャネルを介して該第一オーミックコンタクト金属電極に連結する電極と、該第一発光ダイオード素子と該第二発光ダイオード素子とを隔てる仕切り溝とをさらに含み、該仕切り溝は該非導体型保護層に達するまでの深さに形成し、
該誘電保護層は、該第一発光ダイオード素子と該第二発光ダイオード素子とを隔てる仕切り溝に充填するとともに、該第二発光ダイオード素子の該第一ダイオード素子に隣接する側壁上に形成し、
該ボンディング金属層は、該第一発光ダイオード素子の該第二オーミックコンタクト金属電極と該第一発光ダイオード素子の連結するチャネルとにそれぞれ形成し、且つ該第一発光ダイオード素子の仕切り溝と、該第二発光ダイオード素子の側壁の誘電保護層上に延伸して、該第二発光ダイオード素子の該第二オーミックコンタクト電極、及び該第二発光ダイオード素子の電極に連結するチャネルにそれぞれ接続したものである。
該高導熱基板がAu、Al、Cuなどの金属か、ケイ素(Si)か、ガリウムリン(GaP)か、炭化ケイ素(SiC)か、もしくはその組み合わせから選択され、
該金属接着層の材質がIn、Au、Ag、Alなどの金属から選択され、且つ該金属ボンディング電極の最外層がAlか、もしくはAuである。
仮の基板を提供するステップと、
該仮の基板上にエッチングストップ層と、下被覆層と活性層と上被覆層とを含むエピタキシ多重構造とを順に形成するステップと、
オーミックコンタクトエピタキし層を該上被覆層上に形成するステップと、
二つの第一オーミックコンタクト金属電極を該オーミックコンタクトエピタキシ層上に形成し、該二つの第一オーミックコンタクト金属電極によってそれぞれ二つの隣接する発光ダイオードの位置を決定するステップと、
該オーミックコンタクトエピタキシ層上に鏡面保護層を形成し、且つ該第一オーミックコンタクト金属電極を被覆するステップと、
高導熱基板金属接着層を該高導熱基板上に提供して該高導熱基板と該鏡面保護層とを接着するステップと、
該仮の基板と、該エッチングストップ層とを除去するステップと、
マイクロフォト技術及びエッチング技術によって、該高導熱基板と、該鏡面保護層とを接着した構造体の該下被覆層から該金属接着層に到るまでエッチングし、二つの隣接する発光ダイオードにおける同一端縁部の位置にそれぞれ第一チャネルを形成するステップと、
該二つの隣接する発光ダイオードが存在する位置における下被覆層上に第二オーミックコンタクト金属電極を形成するステップと、
4つの金属ボンディング電極を該2つの第二オーミックコンタクト金属電極と、該二つの第一チャネル上に形成し、4つの金属ボンディング電極を形成するステップと、
該第一チャネルの内の一端縁部に仕切り溝を形成して該隣接する二つの発光ダイオードを隔離し、該第一チャネルの内の一が、該二つの発光ダイオードの間に位置し、該二つの発光ダイオードである第一発光ダイオードと第二発光ダイオードとがそれぞれ第一オーミックコンタクト金属電極、及び第二オーミックコンタクト金属電極を具えるように構成するステップと、
誘電体層を該仕切り溝に充填し、且つ該隔離溝の側面の第一チャネルに隣接する第二発光ダイオードの側壁に誘電体層を形成するステップと、
該誘電体層上に接続金属層を形成して該第一発光ダイオードの第一電極の金属ボンディング電極と、該第二ダイオードの第二電極の金属ボンディング電極とを直列するステップとを含む。
かかる構成の直列した発光ダイオードと、その製造方法について、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
3 基板
4 下被覆層
5 活性層
6 上被覆層
7 電流分散層
8 エピタキシオーミックコンタクト金属電極
9 金属ボンディング電極
10 基板
12 非導体型保護層
14 金属接着層
16 p型オーミックコンタクト・エピタキシ層
18 p型(AlxGa1-x)0.5 In0.5P の上被覆層
20 AlGaInP活性層(Active Layer)
22 n型(AlxGa1-x)0.5 In0.5P の下被覆層
24 エッチングストップ層
26 n型GaAs基板
28 p型オーミックコンタクト金属電極
30 鏡面保護層
30A チャネル
31 傾斜チャネル
32 n型オーミックコンタクト金属電極
34 金属ボンディング電極
36 誘電保護層
Claims (4)
- 第一発光ダイオード素子と、該第一発光ダイオード素子に接続する第二発光ダイオード素子と、誘電保護層と、ボンディング金属層とを含み、且つ直列構造の発光ダイオードであって、
該第一発光ダイオード素子と、該第二発光ダイオード素子は同様の構造を有する発光ダイオード素子であって、それぞれ下から上へ高導熱基板と、非導体型保護層と、金属接着層と、鏡面保護層と、オーミックコンタクトエピタキシ層と、上被覆層と、活性層と、下被覆層とを形成してなり、第一オーミックコンタクト金属電極を該第一鏡面保護層と、該オーミックコンタクトエピタキシ層との接合面上に形成し、且つ該鏡面保護層内に延伸させ、第二オーミックコンタクト金属電極を該下被覆層上に形成し、
それぞれの該発光ダイオード素子は、同一端縁部に第一溝を形成して該オーミックコンタクトエピタキシ層を露出させ、該第一溝にはチャネルを介して該第一オーミックコンタクト金属電極に連結する電極と、該第一発光ダイオード素子と該第二発光ダイオード素子とを隔てる仕切り溝とをさらに含み、該仕切り溝は該非導体型保護層に達するまでの深さに形成し、
該誘電保護層は、該第一発光ダイオード素子と該第二発光ダイオード素子とを隔てる仕切り溝に充填するとともに、該第二発光ダイオード素子の該第一ダイオード素子に隣接する側壁上に形成し、
該ボンディング金属層は該第一発光ダイオード素子の該第二オーミックコンタクト金属電極と該第一発光ダイオード素子の連結するチャネルとにそれぞれ形成し、且つ該第一発光ダイオード素子の仕切り溝と、該第二発光ダイオード素子の側壁の誘電保護層上に延伸して、該第二発光ダイオード素子の該第二オーミックコンタクト電極、及び該第二発光ダイオード素子の電極に連結するチャネルにそれぞれ接続することを特徴とする直列に配置した発光ダイオード。 - 前記鏡面保護層が、酸化インジウムスズ(Indium tin oxide)、酸化インジウム(Indium oxide)、酸化スズ(Tin oxide)、酸化亜鉛(Zinc oxide)、酸化マグネシウム(Magnesium oxide)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、または窒化ケイ素(SiNx)、スピン塗布したガラス、シリコン樹脂(Silicone)、BCB(B-staged bisbenzo cyclo-butene)、エポキシ樹脂(Epoxy)、ポリイミド(Polyimide)、またはこれらを混合してなる組成グループのうちから選択され、
該高導熱基板がAu、Al、Cuなどの金属、ケイ素(Si)、燐化ガリウム(GaP)、炭化ケイ素(SiC)、またはその組み合わせから選択され、
該金属接着層の材質がIn、Au、Ag、Alなどの金属から選択され、且つ該金属ボンディング電極の最外層がAl、またはAuであることを特徴とする請求項1に記載の直列した発光ダイオード。 - 該鏡面保護層が非導体型の鏡面保護層である場合、該鏡面保護層が少なくとも一以上のチャネルを含み、該金属接着層が該チャネルを介して該第一オーミックコンタクト電極層に連結することを特徴とする請求項2に記載の直列した発光ダイオード。
- 直列された発光ダイオードの製造方法であって、少なくとも、
仮の基板を提供するステップと、
該仮の基板上にエッチングストップ層と、下被覆層と活性層と上被覆層とを含むエピタキシ多重構造とを順に形成するステップと、
オーミックコンタクトエピタキシ層を該上被覆層上に形成するステップと、
二つの第一オーミックコンタクト金属電極を該オーミックコンタクトエピタキシ層上に形成し、該二つの第一オーミックコンタクト金属電極によってそれぞれ二つの隣接する発光ダイオードの位置を決定するステップと、
該オーミックコンタクトエピタキシ層上に鏡面保護層を形成し、且つ該第一オーミックコンタクト金属電極を被覆するステップと、
高導熱基板金属接着層を該高導熱基板上に提供して該高導熱基板と該鏡面保護層とを接着するステップと、
該仮の基板と、該エッチングストップ層とを除去するステップと、
マイクロフォト技術及びエッチング技術によって、該高導熱基板と、該鏡面保護層とを接着した構造体の該下被覆層から該金属接着層に到るまでエッチングし、二つの隣接する発光ダイオードにおける同一端縁部の位置にそれぞれ第一チャネルを形成するステップと、
該二つの隣接する発光ダイオードが存在する位置における下被覆層上に第二オーミックコンタクト金属電極を形成するステップと、
4つの金属ボンディング電極を該2つの第二オーミックコンタクト金属電極と、該二つの第一チャネル上に形成し、4つの金属ボンディング電極を形成するステップと、
該第一チャネルのうちの一端縁部に仕切り溝を形成して該隣接する二つの発光ダイオードを隔離し、該第一チャネルのうちの一が、該二つの発光ダイオードの間に位置し、該二つの発光ダイオードである第一発光ダイオードと第二発光ダイオードとがそれぞれ第一オーミックコンタクト金属電極、及び第二オーミックコンタクト金属電極を具えるように構成するステップと、
誘電体層を該仕切り溝に充填し、且つ該隔離溝の側面の第一チャネルに隣接する第二発光ダイオードの側壁に誘電体層を形成するステップと、
該誘電体層上に接続金属層を形成して該第一発光ダイオードの第一電極の金属ボンディング電極と、該第二ダイオードの第二電極の金属ボンディング電極とを直列するステップと、を含むことを特徴とする直列構造の発光ダイオードの製造方法。
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